如图所示,P为处于水平面内的转盘,一根轻绳子上端固定在转盘上.绳于下端连接一质量m=80kg的质点,该装置可绕在地面上的竖直转轴OO′转动.设轻绳长l=10m,转盘不

发布时间:2020-08-05 23:07:35

如图所示,P为处于水平面内的转盘,一根轻绳子上端固定在转盘上.绳于下端连接一质量m=80kg的质点,该装置可绕在地面上的竖直转轴OO′转动.设轻绳长l=10m,转盘不动时,静止的质点与转轴之间的距离d=4m,与水平地面的离度H=5m,转盘慢慢加速转动,经过一段时间后转速保持稳定,此时质点与转轴之间的距离变为D=10m,且保持不变,不计空气阻力且绳子不可伸长,取g=10m/s2.求:
(1)最后转盘匀速转动时绳子的拉力大小;
(2)最后转盘匀速转动时的线速度大小;
(3)假设在转速稳定后的某一瞬间绳子突然断了,则质点落地点距转轴之间的距离是多远?

网友回答

解:(1)转椅正常转动后,根据几何关系可得绳子与竖直方向的夹角为37°;
对人和座椅进行受力分析,如图所示:

根据平衡条件,有:Fcos37°-mg=0
解得:F==1000N
(2)根据牛顿第二定律有:
mgtan37°=m
解得:v==8.6m/s
(3)质点做平抛运动,有:
H=
解得:t=1.18s;
S=vt=10.18m
故X==14.3m;
答:(1)绳子拉力的大小为100N;
(2)转盘线速度的大小为8.6m/s;
(3)质点落地点距转轴之间的距离是14.3m.
解析分析:(1)对人和座椅进行受力分析,结合几何关系即可求解;
(2)根据向心力公式即可求解线速度速度;
(3)根据平抛运动的分位移公式求解沿着速度方向的分位移,然后根据几何关系确定质点落地点距转轴之间的距离.

点评:本题前两问主要考查了向心力公式的直接应用,关键是能正确对质点进行受力分析;第三问是平抛运动,根据平抛运动的规律列式求解即可.
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